Artículo de la revista Equipamientos y Servicios Municipales

Christian Cortés de la Fuente1 • Carlos Loscertales Fayrén1 • Virginia Carrera Páez2 • Francisco Jose Barceló Martinez2 • Jose Miguel Baena Rangel3 •
Gema Recio Herrero3 • Emilio Martinez Herranz3 • Andrés Costa Hernández4 • Javier Loma Lozano4 • Marta Gómez Rincón5 • Jose Fermoso Domínguez5.
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SERVIÀ CANTÓ S.A. • 2REPSOL S.A. • 3Ayuntamiento de Madrid • 4Asfaltos y Construcciones ELSAN S.A. • 5CARTIF
Proyecto Life EQUINOX
Tratamiento superficial de pavimentos asfálticos
para la eliminación de óxidos de nitrógeno
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RESUMEN:
ción química que utiliza un fotocatalizador
(dióxido de titanio, TiO2) y radiación solar.
El objetivo general del Proyecto LIFE
EQUINOX (LIFE12 ENV/ES/000749) es demostrar la eficacia de un tratamiento para la
eliminación de óxidos de nitrógeno (NOX)
mediante su aplicación en pavimentos asfálticos de ambientes urbanos. La eliminación de los óxidos de nitrógeno se consigue
aplicando la fotocatálisis heterogénea, reac-
Esta comunicación presenta los antecedentes y de las acciones que se van a llevar a cabo en el proyecto LIFE EQUINOX.
En ella se ha recogido la zona seleccionada para la actuación y la metodología que
se empleará para conseguir los resultados
esperados.
1. INTRODUCCION
En la estrategia española de calidad
del aire del ministerio de medio ambienteI
ya se menciona la problemática del aire
como un problema de contaminación que
continua siendo motivo de seria preocupación en España y en el resto de Europa. Esta preocupación es debida a los
efectos nocivos, sobretodo en las gran-
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PROYECTO LIFE EQUINOX • TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PARA LA ELIMINACIÓN DE OXIDOS DE ...
En este marco de trabajo, cabe pensar
en la posibilidad de que la fotoquímica
aplicada a los materiales de construcción y
obra civil puede ser una solución para ayudar a reducir la contaminación ambientalIV
y ayudar de esta manera a mejorar la salud
de la población. La eliminación de los óxidos de nitrógeno se consigue aplicando
una reacción química de la fotocatálisis heterogénea que utiliza un fotocatalizador
(dióxido de titanio, TiO2) y radiación solarV.
El desarrollo de esta formulación, incluyendo el método de síntesis del TiO2 y la evaluación de su funcionamiento, se ha llevado a cabo en un Proyecto de investigación
previo, el Proyecto FENIXVI con resultados
positivos a nivel de laboratorio.
Figura 1: Diagrama esquemático del proceso fotocatalítico
Explicado de una forma muy simple, el
TiO2 depositado sobre el pavimento asfáltico es activado por la radiación solar y
convierte los óxidos de nitrógeno (NO y
NO2) en nitratos (NO3-), que ya son sólidos que quedan sobre el propio pavimento. Estos nitratos cuando llueve o se baldean las calles son lavados muy fácilmente
llegando a las estaciones depuradoras de
aguas residuales donde son eliminados.
En la figura 1 se presenta un diagrama esquemático del proceso fotocatalítico de eliminación de óxidos de nitrógeno.
El proyecto LIFE12 ENV/ES/000749
“Surface treatment for asphalt pavements
des urbes, de la contaminación atmosférica en la salud humana y en el medio
ambiente. Aunque en las últimas décadas
ha habido mejoras en lo que se refiere a
ciertos contaminantes, como el dióxido
de azufre, aún persisten concentraciones
muy elevadas de óxidos de nitrógeno y
las partículas en suspensión, en especial,
en grandes ciudades debido a las emisiones del tráfico de vehículosII. Tal como
describe el informe de calidad del Aire en
Europa de EEA (European Environment
Agency), los óxidos de nitrógeno son gases reactivos generados por la oxidación
del monóxido de nitrógeno. Esta oxidación se produce principalmente en los
procesos de combustión a altas temperaturas (como las que se producen en los
vehículos de combustión interna y en las
plantas energéticas) que se convierten en
las mayores fuentes de NO y de NO2 (estos dos gases se conocen colectivamente como óxidos de nitrógeno –
NOx en adelante)III. Estos gases
son unos contaminantes ambientales que afectan al sistema respiratorio. En exposiciones cortas pueden provocar
problemas en los pulmones
en grupos sensibles de población. Por el contrario en exposiciones muy prolongadas (en
concentración y tiempo) pueden
afectar más seriamente mediante infecciones respiratorias a la población
(como bronquitis en niños asmáticos).
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PROYECTO LIFE EQUINOX • TRATAMIENTO SUPERFICIAL DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS PARA LA ELIMINACIÓN DE OXIDOS DE ...
to nitrogen oxides removal in urban environments” (TRATAMIENTO SUPERFICIAL
DE PAVIMENTOS ASFALTICOS PARA LA
ELIMINACION DE OXIDOS DE NITROGENO EN AMBIENTES URBANOS) y cuyo
acrónimo es “LIFE EQUINOX”, tiene como
objetivo general demostrar de forma precisa la eficacia de un sistema de tratamiento de eliminación de óxidos de nitrógeno (NOX) y su aplicación en ambientes
urbanos. La idea del Proyecto es desarrollar el concepto de “nuevas carreteras
descontaminantes” que en combinación
con las nuevas estrategias de gestión y
control del tráfico urbano y otras medidas, ayude en la reducción de la concentración de óxidos de nitrógeno en ambientes urbanos como marca la Directiva
2008/50/EC.
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Así, durante este Proyecto se pretende
realizar una demostración del funcionamiento de la formulación de TiO2, también denominada formulación FENIX, en
un área de la ciudad de Madrid completamente sensorizada para monitorizar toda
la información necesaria y con ello, poder
ofrecer un sistema comercial para generalizar su instalación. Con este Proyecto
se prevé tratar una superficie de cerca de
los 90.000 m2 de pavimento asfáltico en
Madrid y evaluar el nivel de reducción de
la concentración de los óxidos de nitrógeno en esas áreas esperándose alcanzar
un descenso de al menos un 25%. Los
resultados que se obtengan serán fácil-
mente extrapolables al resto de las zonas
urbanas la propia ciudad y de otras con
la misma problemática medioambiental
en España y en otros países europeos.
En el proyecto LIFE EQUINOX participan
5 socios españoles, que son: Centro Tecnológico CARTIF como Coordinador del
mismo y, como socios colaboradores para su desarrollo, AYUNTAMIENTO DE MADRID, ELSAN S.A., REPSOL S.A. y SERVIÀ
CANTÓ S.A. El Proyecto se ha iniciado el
día 1 de octubre de 2013 y tiene una duración prevista de 36 meses, finalizando
el 30 de septiembre de 2016, con un presupuesto inicialmente valorado de
1.785.717 euros para el total del periodo
del proyecto.
2. ANTECEDENTES
Durante el proyecto FENIX este tratamiento ha mostrado unos esperanzadores
resultados de eliminación de óxidos de nitrógeno y de durabilidad a escala de laboratorio. Según los resultados obtenidos,
se podrían alcanzar reducciones en la
concentración de los NOX de entre un 30 y
un 40% (ensayo fotocatalítico adaptado
de la norma ISO 22197-1). Para comprobar la efectividad del tratamiento fuera del
laboratorio se realizaron algunos pequeños tramos experimentales.
Se realizó un primer tramo de prueba en
el aparcamiento de las instalaciones de
Cartif en Valladolid. El segundo tramo de
Figura 2: Tramo de prueba previo en el CTR de REPSOL
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ensayo se realizó el año 2011 en el acceso a las instalaciones del CTR de REPSOL
en Móstoles (Madrid). La aplicación se realizó en la zona de la barrera de control del
acceso de manera que el tráfico estaba canalizado y la zona de rodada muy marcada. A los seis meses se extrajeron testigos
en las zonas de rodada y de no rodada y
se analizó el rendimiento de eliminación
de óxidos de nitrógeno que presentaban
ambas. Los resultados obtenidos son los
que se muestran en las figuras 3 y 4.
Como conclusiones de estos ensayos
se obtuvo que tras 6 meses el pavimento
conserva una buena actividad en eliminación de NOX superior al 30% y que el tráfico rodado ha disminuido la eficiencia un
5% respecto a las zonas no rodadas. Los
resultados son similares a los obtenidos a
los tres meses en el tramo realizado en las
instalaciones de CARTIF.
Tabla 1: Valores de % de rendimientos de eliminación según ensayos de laboratorio (adaptados de la norma
ISO 22197-1) de testigos extraídos de ambos tramos de prueba (en instalaciones de Repsol y Cartif).
Localización
TIEMPO
TRAMO RODADO
TRAMO SIN RODADA
REPSOL
6 meses
31,0%
36,0%
CARTIF
3 meses
30,3%
-
Se considera de gran interés realizar
una actuación de grandes dimensiones
(como la propuesta en el LIFE EQUINOX) para corroborar estos resultados y
poder demostrar en escala real el funcionamiento del sistema.
Por otro lado, el Ayuntamiento de
Madrid está interesado en la evaluación
de sistemas que ayuden a reducir los
niveles de contaminación urbanos y
entre las diferentes medidas estudiadas
está la aplicación del Sistema FENIX.
Como muestra del interés del Ayunta-
miento de Madrid por estas soluciones,
en el otoño de 2012 se aplicaron en algunas calles de la ciudad diversos tipos de tratamientos con efectos fotocatalíticos para la reducción de los
niveles de NOx en la ciudad. Entre las
soluciones utilizadas estaba la desarrollada en el Proyecto FENIX, que fue
aplicada sobre una superficie de 5.216
m 2 de pavimento de nueva construcción y 2.972 m2 de pavimento bituminoso antiguo existente, lo que supuso
un total de 8.188 m2 de tratamiento fotocatalítico.
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Figura 3 (Izq.): Gráfica de la evolución de la concentración de NOX durante el ensayo fotocatalítico de la probeta de la zona de NO-Rodada (humedad 50%).
Figura 4 (Der.): Gráfica de la evolución de la concentración de NOX durante el ensayo fotocatalítico de la probeta de la zona de Rodada (humedad 50%).
dos de nitrógeno en función del resto de
las variables registradas (nivel de tráfico /
ruido, humedad relativa, temperatura, horas de irradiación solar, lluvias, viento
(dirección e intensidad) antes y después de la aplicación del tramo de
ensayo).
La realización del Proyecto LIFE EQUINOX le permite al Ayuntamiento de Madrid
abarcar un área mayor y monitorizar sus
efectos de forma que se convertiría en la
ciudad con la mayor superficie de demostración de esta tecnología y serviría de referencia para el resto de
ciudades europeas.
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Un segundo tipo son los tramos
espejo con características similares
a los tramos de ensayo (en cuanto a
superficie, tráfico, concentración de
óxidos de nitrógeno, irradiación solar,
etc.) y donde no se aplicará el tratamiento
pero si se instalará una red de sensores.
3. METODOLOGÍA
Para evaluar el funcionamiento del
sistema, en primer lugar se determinaron
los criterios que debían cumplir los tramos
seleccionados considerando aspectos técnicos, económicos y sociales. Así, en la
definición de la zona de actuación se han
tenido en cuenta factores como el tráfico
de vehículos, la amplitud de las calles, el
tipo de vía, el tipo de pavimento o el estado de éste, etc… Para poder establecer la
influencia del sistema sobre la calidad de
la atmósfera de la ciudad se ha considerado que la estrategia más adecuada es
realizar la aplicación del tratamiento en un
área relativamente extensa delimitada de
forma que esta área pudiese asimilarse a
una micro-ciudad. Dentro del área de la
micro-ciudad se establecen tres tipos de
tramo. Un primer tipo son los tramos de
ensayo en los que se instalarán una red
de sensores al menos 6 meses antes de
la aplicación del tratamiento sobre su pavimento. Después de estos 6 meses de
monitorización, se aplicará el tratamiento
fotocatalítico en toda la zona y se continuará su seguimiento. Los tramos de en-
sayo servirán para evaluar de forma directa la influencia de la aplicación del sistema FENIX sobre la concentración de los
óxidos de nitrógeno en esas zonas. Para
ello, se analizará la información de la
evolución de la concentración de los óxi-
Por último, los denominados tramos
de control son en los que se encuentran
las estaciones remotas del Sistema de
Vigilancia de la Calidad del Aire del
Ayuntamiento de Madrid que sirven para
corroborar los datos obtenidos por los
sensores.
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Figura 5: Tratamiento FENIX y su aplicación
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Figura 6: Zona de actuación provisional del
proyecto LIFE EQUINOX
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Una vez escogidos los criterios de
selección de los tramos se ha elegido una zona de Madrid, situada
dentro de la Zona de Bajas Emisiones establecida por el Ayuntamiento
y dentro del Barrio de Arapiles. El
plano de la zona de actuación es el
mostrado en la figura 6.
Que, visto con más detalle, la zona de actuación es la mostrada en
la figura 7.
Figura 7: Detalle de las zonas
Una vez definidas las localizaciones adecuadas para la aplicación
de los tramos de ensayo y de los tramos
espejo, se efectuará la colocación de una
red prototipo de dispositivos de medida
con los sensores adecuados que cubra,
adecuadamente y con la resolución necesaria, las zonas con influencia en dichos tramos de ensayo. En la figura 8 se
muestra un esquema de los dispositivos
en un tramo de ensayo estándar y una
representación de la instalación de los
puestos de medida.
4. ACCIONES FUTURAS
Para estudiar el comportamiento del
tratamiento se emplearán dos estrategias.
Para la primera de ellas se emplearán los datos registrados, ordenados y categorizados de forma conveniente, para elaborar un modelo
de predicción de la concentración
de los óxidos de nitrógeno en un
área urbana delimitada en función
del nivel de tráfico, de las condiciones meteorológicas y también de
la presencia o no del tratamiento
con el Sistema FENIX. La segunda
estrategia será realizar un análisis
estadístico de la información recopilada antes y después de la aplicación del tratamiento y en tramos de
ensayo y tramos espejo en función de las
condiciones meteorológicas y de tráfico.
Por otro lado, durante la ejecución del
proyecto se está analizando el impacto
de las acciones del proyecto de forma
que se pueda obtener el perfil ambiental
completo del sistema y cuantificar y mo-
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Figura 8. Esquema de instalación de los
dispositivos de medida
nitorizar los impactos sociales y económicos del mismo.
5. DIFUSIÓN
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Todos los avances del proyecto son recogidos en la página web life-equinox.eu
donde podrá seguirse el avance de las
acciones que se están desarrollando. En
dicha web se encuentran también enlaces
a los perfiles del mismo en las redes sociales y todos los medios disponibles para contactar.
6. AGRADECIMIENTOS
Todo el equipo del LIFE EQUINOX quiere
manifestar su agradecimiento al instrumento financiero LIFE de la UNIÓN EUROPEA y a sus responsables por la financiación recibida y el apoyo, sin los cuales no
habría sido posible su realización.
7. CONCLUSIONES
• A nivel de laboratorio se demuestra de
forma precisa, la eficacia de un sistema
de tratamiento para la eliminación de óxidos de nitrógeno (NOX) en pavimentos asfálticos y este proyecto se presenta para
poder trasladar esta conclusión para el
tratamiento en ambientes urbanos reales
• La eliminación de los óxidos de nitrógeno se consigue aplicando la fotocatálisis
heterogénea, tecnología de oxidación
avanzada que utiliza un fotocatalizador
(dióxido de titanio TiO2) y radiación solar.
• A escala de laboratorio este tratamiento
ha mostrado unos esperanzadores resultados de eliminación de óxidos de nitrógeno (entre un 30 y un 40% en ensayo
fotocatalítico adaptado de la norma ISO
22197-1) y de durabilidad lo que hace
albergar grandes esperanzas de que su
comportamiento en una aplicación real
como es el entorno urbano.
• El Proyecto se ha marcado unos objetivos optimistas, se cree que se pueden alcanzar valores de reducción media de la
concentración de óxidos de nitrógeno en
las zonas del estudio de hasta un 25%
• El Proyecto LIFE EQUINOX supone una
actuación a gran escala (cerca de los
90.000 m2) de aplicación de un tratamiento fotocatalítico y en el que se ha establecido una metodología que permitirá
estudiar, en una aplicación real, el funcionamiento de dicho sistema de eliminación de óxidos de nitrógeno.
REFERENCIAS
I
“Estrategia Española de calidad del aire”. Dirección General de calidad y evaluación ambiental.
Secretaria general para la prevención de la contaminación y del cambio climático. Ministerio de
Medio Ambiente. Gobierno de España.
II
“Contaminación atmosférica al nivel de calle en
las ciudades europeas”, Agencia Europea del Medio Ambiente. Ministerio de Medio Ambiente.
I.S.B.N.: 978-84-8320-441-2.
III
http://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2013
IV
C. Cortés, J.M.Cadenas,A.Pérez , A. Costa, J.G.
Santiago, R.Irusta, J. Fermoso, J. Esquena, A. Vilchez, J.J. Potti, “IBP2313_11 APLICACIÓN DE
NANOMATERIALES ACTIVOS EN EL AGLOMERADO
ASFÁLTICO PARA LA REDUCCIÓN DE GASES DE
COMBUSTIÓN”. XVI CILA – Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto. 2011
V
C. Cortés, J.M.Cadenas,A.Pérez, A. Costa, J.G.
Santiago, R.Irusta, J. Fermoso, J. Esquena, A. Vilchez, J.J. Potti “APLICACIÓN DE NANOMATERIALES ACTIVOS EN EL AGLOMERADO ASFÁLTICO PARA LA REDUCCIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN”.
IBP2313_11. XVI CILA. Congreso Ibero-latinoamericano do asfalto. 2011.
VI
Proyecto FENIX “Investigación estratégica en carreteras más seguras y sostenibles”.CENIT20071014 –CDTI.
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